本技术属于水泥基建筑材料技术领域,特别是一种环保型隧道注浆材料及其制备工艺。该材料以水泥为基材,引入大量工业副产品作为混合料,特别是通过改性处理的钢渣,以提高材料性能和降低成本。
背景技术
交通工程建设面临诸多隧道施工技术,隧道施工过程包含多种工序,其中,注浆技术被大量应用,具有密实填充、维护结构加固、防漏抗渗等作用,可加固隧道围岩,保证隧道结构稳定,减少水土流失。
常用的注浆材料分为无机注浆材料和有机注浆材料,无机注浆材料分为水泥基、地聚物、水玻璃类等,具有流动性好,价格低廉等优势,有机注浆材料分为纯高分子类和复合高分子类,其韧性较高,充填密实度好,但价格较高,易导致环境污染,水泥基类注浆材料仍是最广泛使用的注浆材料。
现有技术CN101255698A公开了一种双液高压注浆液,注浆液以普通硅酸盐水泥和水玻璃为制浆材料, CN109437771A公开了一种注浆材料,它包括硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂、膨胀剂,CN102351480A公开一种高性能注浆材料,由基体组分和外掺组分制备而成,基体组分由普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、膨胀剂和水组成,外掺组分由萘系高效减水剂、葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、引气剂组成。
然而,上述现有技术中注浆材料为实现密封效果,水泥基注浆必须保证具有一定的膨胀效果,大多采用硫铝酸盐水泥等快硬水泥,凝结时间快,然而其后期强度容易产生倒缩,部分现有技术添加膨胀剂,价格昂贵,且容易造成注浆料流动性损失,并且,无论是采用膨胀性快硬水泥,还是添加膨胀剂,其膨胀期大多位于90d内,而隧道结构常常水文条件错综复杂,常常存在微裂隙承压渗水出现,需要注浆材料具有及时封堵和长久抗渗的性能,此外,现有技术中多采用粉煤灰、矿粉等作为掺合料,随着该类掺合料价格飞涨,大大增加了注浆材料的生产成本。
随着对生态环保的要求,大宗工业固废的再利用成为建材行业的研究热点。其中,钢渣、磷渣等工业固废的利用率相对较低,钢渣来源于冶铁工业,其化学组成类似水泥熟料,但其活性较低,且钢渣中的游离CaO因结构致密、晶体颗粒粗大等原因导致其水化缓慢,存在安定性问题限制其再利用,近年来诸多学者和企业对钢渣进行碳化处理降低其游离CaO含量,消除其安定性隐患,并提高其活性从而再利用;磷渣为黄磷生产的副产物,由于其含有大量可溶性磷盐和氟盐,会导致水泥凝结时间的大幅延长,从而限制了其作为掺合料的利用。
实现思路